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柴北缘大陆深俯冲板片折返过程中的深熔作用研究
柴北缘大陆深俯冲板片折返过程中的深熔作用研究
引言：
柴北缘地区是全球洋陆俯冲带的典型代表之一，也是研究深熔作用的重要地区之一。深熔作用在俯冲带的地质过程中发挥着至关重要的作用，影响着板块俯冲和洋岛弧发展的热力学过程。本文以柴北缘大陆深俯冲板片折返过程中的深熔作用为研究对象，结合已有实验数据和地质实证资料，探讨深熔作用的发生机制、演化历史以及可能对地质环境与资源的影响，旨在为俯冲带的热力学、动力学研究提供参考。
第一部分：柴北缘深俯冲板片折返过程概述
柴北缘地区属于东亚大陆边缘岩浆弧，是东亚大陆向东太平洋地区的一个俯冲带。在板块运动的过程中，北下的板块体遭遇东亚大陆消减，形成东亚洋汇交带。俯冲在地幔下部形成了一系列的板片，这些板片与岩石圈的地幔发生了深度折返，往往在距离陆地表面几十至上百公里处进行深度折返。
深度折返的板片和地幔发生了流变变形。这种变形过程会在板片和地幔交界处产生许多微裂隙和孔隙，使得水和二氧化碳等挥发物质逸散出来，促进下方物质的熔融作用。
然而，在板片下部到达转换带附近时，板片中细微的开裂和变形会造成流体在其中增加不稳定性，导致较大的裂隙和空洞形成，从而产生了下往上的熔融的流体。这个过程称之为深熔作用。
第二部分：深熔作用的发生机制
深度折返区的流体主要来源于地幔传统上被认为是相对干燥和无变形的，但是，实验和模型研究表明，地幔上部的低水和低CO2含量会随着深度的增加而增加，然而，在转换带的高热流和流变剪切下，深度较浅的地幔矿物相相继转变形成其它矿物，重新释放出挥发物质，从而为深熔作用提供源头。
同时，板片下部有些被水合作用影响，这些水作为一种流体存在于深度折返带中，深熔作用可以通过水的较低固态溶解平衡（水所溶解的矿物）和相对高的扩散速率被增强。因此，水是深俯冲流体和深熔作用的重要催化剂。
第三部分：深熔作用的演化历史
深熔作用并不是一次性完成的，它是一个复杂的演化过程。深度折返的板片和地幔在孔隙率和温度上的变化可以获得深度和时间信息。据此可以对深度折返区的深熔作用进行时序分析，可以粗略地把柴北缘大陆深俯冲板片折返过程中的深熔作用分为三个演化阶段。
第一阶段是板片深度折返阶段，深度折返区主要是由于板片的变形导致裂隙和孔隙的形成，促使挥发物的释放和熔融作用的发生。这个阶段的深度折返带温度较低，演化时间也较短。研究表明，在这个过程中熔岩主要是高钙质玄武岩和玄武岩。
第二阶段是由于板片下部的变形和热力学变化导致的深度折返。伴随着变形的不断加强，岩石孔隙网格的变化导致地幔中熔融作用的发生，并且熔融作用的规模和温度随着板片深入而增加。这个阶段较长，演化时间可达数十万年到1000万年。在这个过程中，熔岩的成分变得更加丰富，主要由壳质基性岩石、玄武岩及夹杂着普通辉石橄榄石较多深色岩浆等组成。
第三阶段是由于深度折返带温度的进一步升高，各个相变和矿物相的重组，形成了深熔作用演化的最后一个阶段，最终熔质岩浆和干熔沸腾带形成。这个阶段的演化时间最长，同时熔岩的成分更加丰富，主要有玄武岩、蛇纹岩、橄长玢较多的玄武岩等组成。
第四部分：深熔作用可能对地质环境与资源的影响
柴北地区深熔作用的形成和演化不仅在地球动力学和地球化学中具有重要意义，在地质环境与资源领域也具有一定的意义。深度折返带中深熔作用形成的基性岩浆和超镁铁质岩浆中带有一定的金属矿物元素，可作为重要的矿产资源。
同时，深熔作用所发生的深度折返带对油气成藏也有一定的影响。熔融流体的产生及其对围岩矿物的变质作用造成矿物相转化及溶解物的渗出，增加了石英、长石、角闪石等矿物的含量，从而促进了油气的成藏。
结论：
柴北缘大陆深俯冲板片折返过程中的深熔作用不仅是地球动力学和地球化学研究的重要领域，而且也对地质环境与资源具有一定的意义。三个不同的演化阶段中的熔融作用和熔岩类型的变化，在了解深熔作用的过程和机制的基础上，有助于对地球科学研究的进一步深入认识，也为地质资源的开发提供了新的发展空间。